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短文薈萃
測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新
謝軍平
(焉耆第二師八一中學(xué)新疆 巴音郭楞841100)
在高中物理“測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,由于電壓表和電流表都不是理想表,無(wú)論采用電流表的內(nèi)接法還是外接法,都不可避免的對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差.那么怎樣才能準(zhǔn)確測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻呢?下面介紹一種可行的好方法.
1實(shí)驗(yàn)器材
待測(cè)電源1個(gè),開(kāi)關(guān)2個(gè),電阻箱1個(gè),電流表1個(gè),不同規(guī)格的電壓表V1和V2各1個(gè),滑動(dòng)變阻器1個(gè),導(dǎo)線若干.
2實(shí)驗(yàn)步驟
(1)按如圖1所示的電路,將電壓表V1連入電路,閉合開(kāi)關(guān)S,記下電壓表的示數(shù)U1.
圖1
(2)再按如圖2所示的電路,將電壓表V1和V2一并串入電路,分別記下此時(shí)V1和V2兩電壓表的示數(shù)U1′和U2.
圖2
3推證過(guò)程
設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為E和r,電壓表V1和V2的內(nèi)阻分別為RV1,RV2則
根據(jù)第一次的測(cè)量(如圖1所示),有
(1)
根據(jù)第二次的測(cè)量(如圖2所示),有
(2)
根據(jù)(1)、(2)兩式得
(3)
(4)
式(3)與(4)相除得
(5)
解得
下面計(jì)算電源的內(nèi)阻:
(6)
只需用替換法測(cè)出RV1即可.替換法測(cè)RV1的電路圖如圖3.
圖3
用替換法測(cè)RV1的實(shí)驗(yàn)操作說(shuō)明如下:
斷開(kāi)S1合上S2,調(diào)節(jié)滑線變阻器,記下電流表A的示數(shù)為I.斷開(kāi)S2合上S1,固定滑線變阻器阻值,調(diào)節(jié)電阻箱,使得電流表的示數(shù)仍為I,此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R1,則
RV1=R1
(7)
將式(7)代入式(6)有
4實(shí)驗(yàn)總結(jié)及注意事項(xiàng)
在計(jì)算電源電動(dòng)勢(shì)時(shí),消除了電壓表內(nèi)阻的影響,因此只要電壓表的讀數(shù)準(zhǔn)確,電動(dòng)勢(shì)的值就是準(zhǔn)確的;在計(jì)算電源內(nèi)阻時(shí),運(yùn)用替換法可以準(zhǔn)確測(cè)出電壓表的內(nèi)阻,故電源內(nèi)阻也是準(zhǔn)確的.需要注意的是:電源內(nèi)電阻會(huì)隨著溫度的升高而變化,因此實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng).
(收稿日期:2015-10-05)